קשת חשמלית: סיבות ושיטות יישום

בעת החלפת מכשירים חשמליים או מתחי יתר במעגל בין חלקים חיים, עלולה להופיע קשת חשמלית. זה יכול לשמש למטרות טכנולוגיות שימושיות ובו בזמן להזיק לציוד. נכון לעכשיו, מהנדסים פיתחו מספר שיטות להילחם ולהשתמש בקשת החשמלית למטרות שימושיות. במאמר זה נבחן כיצד היא נוצרת, השלכותיה והיקפו.

היווצרות קשת, המבנה והתכונות שלה

בואו נדמיין שאנחנו עורכים ניסוי במעבדה. יש לנו שני מוליכים, למשל מסמרי מתכת. אנו מניחים אותם עם קצה אחד לשני במרחק קצר ומחברים את ההובלות של מקור מתח מתכוונן לציפורניים. אם נעלה בהדרגה את המתח של מקור הכוח, אז בערך מסוים שלו נראה ניצוצות, שלאחריהם נוצר זוהר יציב הדומה לברק.

לפיכך, אתה יכול לראות את תהליך היווצרותו. הזוהר שנוצר בין האלקטרודות הוא פלזמה. למעשה, זוהי קשת חשמלית או זרימת זרם חשמלי דרך תווך גז בין האלקטרודות. באיור שלהלן ניתן לראות את המבנה ואת מאפיין המתח שלו:

והנה הערכים המשוערים של הטמפרטורות:

מדוע נוצרת קשת חשמלית?

הכל מאוד פשוט, שקלנו במאמר על שדה חשמליוגם במאמר על חלוקת חיובים במוליך

שאם גוף מוליך כלשהו (מסמר פלדה, למשל) יוכנס לשדה חשמלי, יתחילו להצטבר מטענים על פניו. יתר על כן, ככל שרדיוס הכיפוף של המשטח קטן יותר, כך הם מצטברים יותר. במילים פשוטות, מטענים מצטברים על קצה הציפורן.

אוויר הוא גז בין האלקטרודות שלנו. בהשפעת שדה חשמלי הוא מיונן. כתוצאה מכל זה נוצרים תנאים להיווצרות קשת חשמלית.

המתח בו מתרחשת הקשת תלוי בסביבה הספציפית ובמצבה: לחץ, טמפרטורה וגורמים נוספים.

מעניין: לפי גרסה אחת, תופעה זו נקראת כך בגלל צורתה. העובדה היא שבתהליך שריפת הפריקה, אוויר או גז אחר המקיף אותה מתחמם ועולה, וכתוצאה מכך נוצר עיוות של הצורה הליווית ואנו רואים קשת או קשת.

כדי להצית את הקשת, עליך להתגבר על מתח ההתמוטטות של המדיום בין האלקטרודות, או לשבור את המעגל החשמלי. אם יש השראות גדולה במעגל, אזי, לפי חוקי הקומוטציה, לא ניתן להפסיק את הזרם בו באופן מיידי, הוא ימשיך לזרום. בהקשר זה, המתח בין המגעים המנותקים יגדל, והקשת תישרף עד שהמתח ייעלם והתפזרות האנרגיה המצטברת בשדה המגנטי של המשרן.

שקול את תנאי ההצתה והבעירה:

חייב להיות אוויר או גז אחר בין האלקטרודות. כדי להתגבר על מתח השבר של המדיום, נדרש מתח גבוה של עשרות אלפי וולט - הדבר תלוי במרחק בין האלקטרודות וגורמים נוספים. כדי לשמור על שריפת הקשת מספיקים 50-60 וולט וזרם של 10 אמפר או יותר. הערכים הספציפיים תלויים בסביבה, בצורת האלקטרודות ובמרחק ביניהן.

להזיק ולהילחם נגדו

שקלנו את הסיבות להתרחשות של קשת חשמלית, עכשיו בואו נבין מה הנזק שהיא עושה וכיצד לכבות אותה. קשת חשמלית פוגעת במתג. האם שמתם לב שאם מפעילים מכשיר חשמלי חזק לרשת ולאחר זמן מה מנתקים את התקע מהשקע, מתרחש הבזק קטן. קשת זו נוצרת בין פיני התקע לשקע כתוצאה מהפרעה במעגל החשמלי.

חָשׁוּב! במהלך שריפת קשת חשמלית משתחרר חום רב, טמפרטורת הבעירה שלה מגיעה לערכים של יותר מ-3000 מעלות צלזיוס. במעגלי מתח גבוה, אורך הקשת מגיע למטר או יותר. קיימת סכנה לפגיעה בבריאות האדם ובמצב הציוד.

אותו דבר קורה במתגי אור, ציוד מיתוג אחר, כולל:

• מתגים אוטומטיים;
• סטרטרים מגנטיים;
• מגעים ועוד.

במכשירים המשמשים ברשתות 0.4 קילו וולט, כולל 220 וולט הרגילים, נעשה שימוש באמצעי הגנה מיוחדים - תאי כיבוי קשת. הם נחוצים כדי להפחית את הנזק שנגרם לאנשי קשר.

באופן כללי, תא כיבוי הקשת הוא קבוצה של מחיצות מוליכות של תצורה וצורה מיוחדים, מהודקים על ידי קירות של חומר דיאלקטרי.

כאשר המגעים נפתחים, הפלזמה שנוצרה מתכופפת לכיוון תא הכיבוי של הקשת, שם היא מופרדת למקטעים קטנים. כתוצאה מכך הוא מתקרר ונכבה.

ברשתות מתח גבוה משתמשים במתגי נפט, ואקום, גז. במפסק שמן, השיכוך מתבצע על ידי החלפת המגעים באמבט השמן. כאשר קשת חשמלית בוערת בשמן, היא מתפרקת למימן וגזים. נוצרת בועת גז סביב המגעים, אשר נוטה לברוח מהתא במהירות גבוהה והקשת מתקררת, שכן למימן יש מוליכות תרמית טובה.

גזים אינם מיוננים במפסקי ואקום ואין תנאים לקשתות. ישנם גם מתגים מלאי גז בלחץ גבוה. כאשר נוצרת קשת חשמלית, הטמפרטורה בהם אינה עולה, הלחץ עולה, ובגלל זה, יינון הגזים פוחת או מתרחשת דה-יוניזציה. אזור מבטיח נחשב מפסקי SF6.

מיתוג אפס AC אפשרי גם.

אפליקציה שימושית

התופעה הנחשבת מצאה מספר יישומים שימושיים, למשל:

1. תְאוּרָה. לדוגמה, מנורות פריקת קשת (DRL, קסנון וסוגים אחרים). אם תוסיף מלחים של מתכות מסוימות לאלקטרודות, צבע הקשת החשמלית ישתנה.
2. ריתוך קשת. כאשר האלקטרודה נוגעת במשטח המתכת, זורם זרם גבוה אשר מחמם את המתכת. כאשר אתה מנתק את האלקטרודה, לא ניתן להפסיק את הזרם, המשטחים המחוממים פולטים את האלקטרודות ומתרחשת קשת. כאשר משטחי המתכת לריתוך נמסים והאלקטרודה עצמה מותכת, אפשר לחבר שני חלקים או לחתוך אותם. ישנם סוגים שונים של ריתוך, למשל, באמצעות אלקטרודות או גז - פחמן דו חמצני או ארגון. הוא נמצא בשימוש אוניברסלי ותרם תרומה עצומה לבנייה למגורים ולתעשייה.
3. קשת נמסה. הקשת החשמלית תלויה בפרמטרים החשמליים של מקורות הכוח, ובכך ניתן לווסת את הבעירה שלה. בשל הטמפרטורה הגבוהה, ניתן להמיס מספר רב של מתכות.

לבסוף, אנו ממליצים לצפות בסרטון שימושי בנושא המאמר:

עכשיו אתה יודע מהי קשת חשמלית, מה הם הגורמים לתופעה זו ויישומים אפשריים. אנו מקווים שהמידע שסופק היה ברור ושימושי עבורך!

חומרים קשורים:

• גורמים לקצר חשמלי
• כבל ריתוך
• ריתוך חוטים בקופסת צומת